新时期丹江口水库大坝安全管理与对策建议

丹江口水库是南水北调工程的重要组成部分和国家水网的重要结点。新时期,水库大坝安全管理进入高质量发展阶段,智能化、信息化水平的提高,对工程安全、供水安全、水质安全等提出了新的更高要求。丹江口水库大坝安全管理面临着监测设施数据覆盖不全、感知能力有待提升、消落带管理难度大等挑战。综合分析了丹江口水库大坝安全管理现状,针对新时期丹江口水库大坝安全管理存在的问题,提出开展“四个大坝”建设:以大坝安全鉴定、关注混凝土耐久性、推进高效无损智能检测技术应用为重点的安全大坝建设;以完善大坝安全监测体系、推进数字孪生丹江口建设为重点的智慧大坝建设;以坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统治理理念、推进消落带治理和保护为重点的生态大坝建设;构建工程与景观、功能与文化相结合的人文大坝建设。

大坝测压管水位监测系统设计

结合单片机技术和数字化监测技术,提出了采用数字化监测技术,将水位直接转换为脉冲数字信号,根据单片机脉冲的数量计算测压管水位的大坝测压管水位监测系统。该系统采用单片机作为管口分机的主控元器件,使系统的自动化程度、可靠性大大提高。采用以软件代替硬件的办法,使线路大大简化,造价较其他类型监测仪器低。采用水位-数字脉冲转换器,直接将测压管水位转换为数字脉冲信号,增强了系统的抗干扰能力,提高了监测精度。

水闸工程安全监测系统数据分析及探讨

结合太湖局直管工程的安全监测系统,阐述了监测系统的工作原理、运行维护及数据分析,提出了在平原河网地区水闸安全监测的一些建议。

移动平均和经验模态分解法在大坝位移分离中的应用

经验模态分解方法由于缺少数据预处理,分解结果具有冗余性、与自变量数量不能对应、模函数无法进行物理解释等问题,因此在经验模态分解前增加移动平均数据预处理过程,以减少原始数据量,保留趋势过程,并以某双曲拱坝位移分离为例,对比了经过数据预处理与未经数据预处理的经验模态分解结果。结果表明,预处理后位移序列趋势性不变,但数据量和分解模函数数量均有所减少;为了使分解得到的模函数与水位和温度的物理解释相吻合,选择合适的移动平均参数M,使模函数数量为2,避免了分解的冗余性。

混凝土重力拱坝整体安全度评价方法探究

针对混凝土重力拱坝的特点,基于混凝土弥散裂缝模型,采用三维非线性有限元法,以坝体位移响应突变、坝基塑性区贯通、坝体开裂破坏以及计算收敛性作为重力拱坝体系整体失稳的判断准则,探讨了重力拱坝整体安全度评价的方法。以国内某重力拱坝为例,从上游水压超载、坝基强储、地震灾变等方面对其整体安全度做出评价,揭示重力拱坝的薄弱部位,为其优化设计及抗震安全评价提供依据。研究表明:不同破坏模式下,该重力拱坝因水压力超载引起系统失效的整体安全度为5.0;坝基岩体抗剪强度降低使系统失效的整体安全度为3.5;地震灾变引起系统失效的整体安全度为1.7;重力拱坝的破坏模式区别于拱坝,水压力超载破坏主要表现为坝肩中下部开裂破坏和坝基岩体屈服破坏导致整体失稳;基岩强度折减破坏主要表现为坝体沿坝基面的滑动失稳破坏;地震灾变破坏主要表现为坝踵、溢流道闸墩底部的开裂破坏,其中,溢流道闸墩是坝体相对薄弱的高地震响应区。

封拱温度对砌石拱坝应力的影响研究

温度荷载是砌石拱坝应力控制性边界条件之一,其中年平均温度场和变化温度场为自然环境边界条件,较难人为控制,而封拱温度场可采取工程措施加以控制。对于不设横缝、整体上升砌筑的拱坝,各拱层封拱温度随施工期气温、建筑材料及砌体温度变化而变化,不是一个常数,合理选择封拱温度区间是控制砌石拱坝应力的有效手段。通过对砌石拱坝进行温度场和应力场仿真计算,分析了不同封拱温度场对砌石拱坝应力的影响规律,建立了安全封拱温度计算模型,并给出了相应的表达式。算例表明,采用该计算模型确定安全封拱温度区间,可有效控制坝体应力。

纵向增强体土石坝新坝型及其安全运行性能分析

在总结大量水库大坝加固实践的基础上提出一种新坝型—纵向增强体土石坝,即以常规土石坝为依托,在其内部"插入"集防渗与受力为一体的刚性结构体(纵向增强体)。增强体既起到防渗体系作用,又起到结构体作用,力求克服传统土石坝(如均质坝、土质心斜墙坝等)在漫顶、渗漏、裂缝等原发性病险,以及滑坡、变形、白蚁等次生性灾害,特别针对传统土石坝存在的洪水漫顶溃坝、损毁、失效等灾难提出了尽可能的解决方案。从理论上简要分析了纵向增强体土石坝相对于常规土石坝抵御洪水漫顶破坏的安全程度,初步阐述这一新坝型安全运行的机理,分析洪水漫顶造成下游堆石料被冲刷流失,形成坝体冲坑等水力学过程,冲坑的逐步形成将恶化增强体的受力条件,最终导致增强体上游侧受力而下游侧临空的受力状态,从而影响到整个坝体是否溃决。计算表明,增强体作为刚性结构体延缓了坝体的溃决,并为工程抢险和下游群众转移争取到足够的时间。纵向增强体土石坝在工程建设投资与工期、施工工艺与材料选取方面均有一定优势,对今后建坝或对已建成土石坝的除险加固有着十分重要的意义和广阔的应用前景。

纵向增强体土石坝漫顶溢流安全性能分析

为了验证纵向增强体土石坝相对于常规土石坝抵御洪水漫顶破坏的安全程度,基于相关试验分析洪水漫顶造成下游堆石料被冲刷流失,以及纵向增强体土石坝这一新坝型的安全运行机理。通过工程实例验证了纵向增强体土石坝将常规土石坝发生的漫顶溃坝模式改变为坝体冲坑模式,从而延迟了整个坝体的溃决时间,为工程抢险和下游群众转移争取了更多的时间;增强体是否被破坏,取决于冲刷深度与墙体被冲蚀临空后的极限受力状态的关系比较。

某滑坡坝溃坝可能性以及对下游拟建某电站影响分析

自然形成的滑坡坝很容易发生溃坝。通过对某滑坡坝溃坝情况计算表明:即使在溃坝情况下,也不会对下游人民生命财产和拟建某电站的安全运行构成威胁,也不会诱发别的地质灾害。

B/S与C/S模式相结合的大坝安全远程专家会诊系统设计

阐述了大坝安全远程专家会诊系统的体系结构和功能,提出了一种基于新型网络模式的系统解决方案及设计方法。B/S与C/S模式相结合,既发挥了B/S模式方便灵活的特点,又利用了C/S模式交互性好、安全性高等优点,使系统具有较高的综合性能。

具有决策支持系统的枢纽橡胶坝安全运行管理自动化系统研究

针对枢纽橡胶坝安全运行管理的特殊性,结合枢纽对水情、气象、工情、防洪、航运、蓄供水、发电、环保与生态、挡潮等各方面的要求,提出建立具有决策支持系统的枢纽橡胶坝安全运行管理自动化系统。根据系统的特点及各决策支持子系统数据源的不同,探讨枢纽橡胶坝运行管理决策支持系统结构模型,并对此模型与系统的信息流等方面进行了分析。建立了以相关专业模型及数据仓库为核心,运用现代控制系统开发技术、网络与通信技术、GIS技术等开发的具有决策支持系统的枢纽橡胶坝安全运行管理自动化系统。该系统将能有效地提高枢纽橡胶坝的运行管理与决策水平,更好地发挥枢纽橡胶坝的综合效益。

重力坝安全运行风险评价

不同的大坝在不同程度上均存在着病险隐患和失事风险,因此大坝安全风险分析与风险防控越来越受到业界的普遍关注。本文在详细统计国内外大坝失事资料基础上,分析了重力坝的失事风险原因、失事模式及失事路径,构建了包括承载能力风险和安全运行风险的重力坝安全风险评价体系,提出基于原观监测资料的重力坝运行风险评价方法。首先通过区间定量分析和集值统计两种模式分别获取各类风险的评价值;再运用Chquet和Sugeno两种模糊积分算子构建模糊积分模型综合评价重力坝安全运行风险。该方法理论可行、结论客观、可操作性强,运用于官地重力坝安全运行风险评价取得良好效果。

大坝安全模糊风险分析中的隶属函数确定

在风险分析中使用模糊方法可以处理大坝安全中遇到的模糊问题,而在使用模糊方法时,最根本的问题就是确定模糊概念中的隶属函数。本文介绍了隶属函数确定的基本方法,总结了隶属函数确定的一般性原则,并将其应用于实例。

重力坝有限元法计算的参数取值和安全储备

针对重力坝应力和稳定计算的有限元法 ,论述了材料参数的取值、坝体混凝土的强度特性、试件尺寸与强度的关系。

分布式自动化监测系统在大坝安全中的应用

随着科学技术的飞速发展,虚拟仪器技术和模块化技术的应用,在大坝安全监测系统中分布式自动化监测系统取代集中式自动化监测系统成为必然趋势,实现测控装置的低功耗、高速度、高集成度、高可靠性,使系统配置更加灵活、方便,系统功能更加强大。

长江三峡两坝间泄洪期船舶上水过滩能力研究

三峡-葛洲坝两坝间河段是川江船舶航行最困难的航段之一。研究在该航段航行的3种船型在泄洪期安全上水过滩的通航能力,分析计算相关船型在各种流量流速条件下安全上水过滩应具备的对水航速和对岸航速,总结出两坝间河段最危险的航段,为船舶安全上水过滩和有关部门制定船舶安全通行的政策和限制政策提供依据。

百色水利枢纽垂直位移异常问题研究

正常情况下,混凝土重力坝在蓄水后大多数表现为下沉变形,而百色水利枢纽在蓄水后运行十余年来,主坝垂直位移产生了坝基抬升、坝顶沉降的“异常”现象。通过查阅工程地质资料、施工过程资料以及相关文献,发现工程坝址区地质条件较为复杂,不同地层力学参数差别显著,岩层倾向下游且倾角较陡,不同高程测点变形特征均有不同,本文从地质诱因、筑坝材料、受力特性等多方面对垂直位移“异常”现象进行定性分析,使用对监测数据进行宏观与微观对比和模型计算等定量分析方法,对提出的垂直位移“异常”现象的定性分析结论进行了佐证,最终得出了较为合理的结论。本文的分析方法可为同类工程监测资料分析提供借鉴。

黄土高原小流域淤地坝系安全评价

黄土高原水土流失严重,淤地坝系是治理水土流失最重要的水土保持工程措施。以黄土高原典型淤地坝系中王茂沟小流域为研究对象,通过实地勘察、资料收集、数据分析,合理提取14个小流域淤地坝系相关指标,建立黄土高原小流域淤地坝系安全评价指标体系,采用层次分析法和Topsis法(technique for order preference by similarity to ideal solution)对王茂河小流域淤地坝系安全进行评价,基本实现了黄土高原小流域淤地坝系安全评价,结果表明王茂沟小流域大部分淤地坝均处于接近安全状态,王茂沟1号坝处于基本安全状态,关帝沟3号坝是整个坝系短板,需要尽快除险加固。从各个准则层来看,管理因素分值普遍太低影响着整个淤地坝系最终评价结果。以期为黄土高原淤地坝系安全运行提供参考。

二滩拱坝混凝土设计及试验研究

二滩水电站混凝土双曲拱坝，坝高２４０ｍ，是我国已建和在建的第一高坝。根据拱坝应力状况，仿真试验试件尺寸，二向、三向轴受力状况混凝土的力学变形特性，建立了相应的方程式。二滩拱坝混凝土强度设计龄期为１８０ｄ，抗渗标号不小于Ｓ１２，抗冻标号选用Ｄ２００，胶材用量不超过２００ｋｇ／ｍ３，也不少于１７０ｋｇ／ｍ３，粉煤灰掺量控制在３０％以内，Ａ、Ｂ、Ｃ三区混凝土强度分别采用３５、３０、２５ＭＰａ。经试验和复核，大坝混凝土强度的安全系数是完全足够的。

新疆玉龙喀什混凝土面板坝大坝安全监测设计

玉龙喀什水利枢纽属国务院确定的172项重大水利工程之一,工程建设面临高震区(基本烈度8度)、高大坝(233.5m)、高海拔(2000m以上)、狭窄河谷、多泥沙等技术难点。为提高大坝施工质量,保证大坝的安全监测和运行,同时要达到运行期对大坝安全监测自动化、信息化、智能化管理要求,通过对新型监测仪器的调查以及对其性能和运用效果的掌握,比选得到适合玉龙喀什水利枢纽的监测仪器和大坝安全监测设计方案。